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模糊PID精确控制机器人艾灸温度研究与应用

吕咸吉 熊根良 李泽光 浦泽洋 禹超 李银鑫

吕咸吉, 熊根良, 李泽光, 浦泽洋, 禹超, 李银鑫. 模糊PID精确控制机器人艾灸温度研究与应用[J]. 上海工程技术大学学报, 2024, 38(4): 437-443. doi: 10.12299/jsues.23-0245
引用本文: 吕咸吉, 熊根良, 李泽光, 浦泽洋, 禹超, 李银鑫. 模糊PID精确控制机器人艾灸温度研究与应用[J]. 上海工程技术大学学报, 2024, 38(4): 437-443. doi: 10.12299/jsues.23-0245
LYU Xianji, XIONG Genliang, LI Zeguang, PU Zeyang, YU Chao, LI Yinxin. Research and application of fuzzy PID precise control for robot moxibustion temperature[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2024, 38(4): 437-443. doi: 10.12299/jsues.23-0245
Citation: LYU Xianji, XIONG Genliang, LI Zeguang, PU Zeyang, YU Chao, LI Yinxin. Research and application of fuzzy PID precise control for robot moxibustion temperature[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2024, 38(4): 437-443. doi: 10.12299/jsues.23-0245

模糊PID精确控制机器人艾灸温度研究与应用

doi: 10.12299/jsues.23-0245
基金项目: 国家自然科学基金资助(61763030);上海市科委地方院校能力建设计划资助(23010501600)
详细信息
    作者简介:

    吕咸吉(1998 − ),男,硕士生,研究方向为温度控制研究。E-mail:lvxianji2008@163.com

    通讯作者:

    熊根良(1978 − ),男,教授,博士,研究方向为机器人技术。E-mail:xionggenliang@sues.edu.cn

  • 中图分类号: TP273

Research and application of fuzzy PID precise control for robot moxibustion temperature

  • 摘要: 为准确控制艾灸体表皮肤温度,提高艾灸疗效,基于艾灸机器人设计一套智能艾灸温度控制系统,采用模糊PID控制算法稳定控制艾灸体表皮肤温度。结果表明,系统温度误差在 ± 0.4 ℃范围内波动,最大超调量小于1.3 ℃。与常规PID控制系统相比,基于模糊PID的智能艾灸温度控制系统的温度超调更小,稳定时间更快,控温精度更好,提高了患者舒适度。
  • 图  1  智能艾灸温度控制系统组成原理图

    Figure  1.  Schematic diagram of intelligent moxibustion temperature control system

    图  2  温度标定试验曲线

    Figure  2.  Curve of temperature calibration test

    图  3  艾灸灼烧圆温度场

    Figure  3.  Moxibustion burning circular temperature field

    图  4  温度传感器监测位置

    Figure  4.  Temperature sensor detects position

    图  5  模糊PID控制器

    Figure  5.  Fuzzy PID controller

    图  6  模糊规则编辑器的设计界面

    Figure  6.  Design interface of fuzzy rule editor

    图  7  隶属度函数曲线

    Figure  7.  Membership function curve

    图  8  模糊推理过程

    Figure  8.  Fuzzy inference process

    图  9  PID参数变化图

    Figure  9.  Variation diagram of PID parameters

    图  10  在线自整定工作流程图

    Figure  10.  Online self-setting work flow chart

    图  11  模糊控制器

    Figure  11.  Fuzzy Controller

    图  12  温度控制系统主程序流程图

    Figure  12.  Flow chart of temperature control system

    图  13  两种控制模型的仿真对比

    Figure  13.  Simulation comparison of two control models

    图  14  两种算法温度变化对比图

    Figure  14.  Comparison of temperature change between two algorithms

    表  1  ΔKp、ΔKi、ΔKd模糊控制规则表

    Table  1.   Fuzzy control rule table of ΔKp, ΔKi, ΔKd

    ΔKpKiKd e
    NB NM NS Z PS PM PB
    ec NB Z Z PS PS PM PM PM
    NM Z Z PS PS PM PM PM
    NS Z Z PS PS PM PM PM
    Z Z Z PS PS PM PM PM
    PS PM PS PS PS PM PM PM
    PM PS PS PM PM PB PB PB
    PB PS PS PM PM PB PB PB
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-12-04
  • 刊出日期:  2024-12-31

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